超声振动铣削加工Ti6Al4V的表面残余应力研究

建立了包含振动铣削、移除铣刀、载荷释放及降温等多个分析步的超声振动铣削三维有限元模型,对铣削表面的残余应力进行了仿真。通过有限元计算,得到了不同振动参数和铣削用量条件下加工表面的残余应力大小与分布情况,并根据振动切削表面残余应力的影响机制对仿真结果进行了分析。研究结果表明,对工件施加超声振动后,切削表面残余拉应力值明显减小;振动参数和铣削速度对残余应力的影响较大,而进给量对残余应力的影响较小,并通过相关实验验证了有限元仿真结果的正确性。     

工艺参数对单晶硅超精密加工切削力的影响

为了了解单晶硅超精密车削过程中不同切削参数及刀具前角对切削力的影响,利用单晶金刚石车刀对单晶硅进行单因素变量超精密车削试验。试验结果表明:进给量f和切削深度a_p对X、Y、Z方向的切削力F均有增大的趋势;而在切削速度v_c增加时,各方向的F逐渐减小;切削前角减小时,切削力反而增大。通过各因素对切削力F的变化幅值可以得到,对F影响较大的参数为a_p及f。选取最佳组合参数对单晶硅进行超精密切削试验,得到极为光滑的表面。     

初始残余应力对薄壁回转件加工变形的影响

为了研究毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS顺序耦合热应力分析对铝合金薄壁回转结构件的淬火过程进行研究,得到毛坯的初始残余应力,并进行了毛坯的初始残余应力测量试验,再用有限元方法仿真了切削过程,并进行切削试验。结果表明,有限元仿真结果与测量结果数据相近,初始残余应力误差最大为16.85%,工件的径向变形量误差最大为0.033mm,毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件的加工变形有着显著的影响,同时验证了有限元模型的准确性,可为后续的加工参数进行优化和预测,对实际生产具有一定的参考价值。     

钛合金铣削主轴功率高效使用技术研究

针对航空钛合金结构件数控铣削加工机床主轴功率使用率低的问题,分析了限制主轴功率使用率提高的相关因素,研究了优化过程直观的拖动式切削参数优化技术,提出了在工艺设计阶段可以预知加工全过程铣削功率的预先计算技术,基于Vericut软件的二次开发,在切削参数优化的基础上,进一步优化了数控加工的刀具轨迹。测试结果表明,提出的解决方法可以在机床不发生过载的前提下,有效地提高钛合金数控加工主轴功率的使用率。     

弛豫锗硅减压化学气相淀积的CFD模型及仿真

基于SiGe材料化学气相淀积(CVD)生长原理,针对减压化学气相淀积(RPCVD)系统,建立了弛豫锗硅RPCVD的计算流体动力学仿真模型及相应的流体模型,采用Fluent软件对流量、压强、基座转速等工艺参数对反应室中气体密度场和速度场的影响进行了模拟仿真及分析.模拟结果表明,流量为50L/min、压强为2 666.44Pa、基座转速为35r/min时,基座上方流场的均匀性最佳.采用仿真优化的工艺条件进行了弛豫SiGe的RPCVD实验,其SiGe薄膜厚度分布实验结果与弛豫SiGe前驱体SiH2Cl2的Fluent浓度分布模拟结果一致,验证了该模型的正确性。     

M50型车镗铣加工中心编程及后处理技术研究

针对M50型卧式车镗铣复合加工中心X轴负向易超程、跨越B轴极限位置易出现加工安全及工件质量的问题,提出数控编程技术与后处理设置相结合的方法避免X轴负向超程问题的发生。研究新的处理跨越B轴极限位置问题的算法,基于Post Builder二次开发,创建了适合于M50型加工中心的后处理器。验证结果表明:提出的处理方法有效解决了数控编程和后处理的难题,为开发具有特殊结构的多轴数控机床后处理器提供了一种新的方法和思路。     

钛合金铣削功率预测技术研究

针对现有钛合金铣削功率公式计算误差大,相关数据较少,经验公式系数识别不准确等问题,基于解析几何的方法得到切向切削力与测力仪测量值之间的数学关系,研究了切向切削力与切削力系数的关系,提出了一种方便、可行的识别钛合金功率预测模型系数的方法,考虑了刀具前角和切削速度对切削力系数的影响,修正了钛合金铣削功率预测模型。试验结果表明,提出的TA15退火状态下的铣削功率预测模型计算结果误差较小,可以比较准确预测钛合金铣削功率。     

TA15钛合金铣削试验及磨损分析

针对刀具磨损、切削力、粗糙度和铣削长度的关系,在切削液的条件下铣削TA15钛合金,研究硬质合金刀具整个加工过程中的刀具磨损、切削力、表面粗糙度和加工长度的关系,同时研究了刀具磨损对切削力和粗糙度的变化关系。结果表明:切削力随着铣削长度的增加而增加,涂层刀具的初期磨损阶段刀具磨损量及切削力上升缓慢;钛合金工件粗糙度随着铣削长度的增加先显著降低,再平稳上升,后显著上升;切削力随着刀具磨损增加而增加,粗糙度随刀具的磨损先显著降低,再逐渐增加。     

绝缘层上单轴应变硅的应力计算与分析

为了研究晶圆级绝缘体上单轴应变硅的应力分布与应力变化趋势,首先利用绝缘体上硅晶圆在机械弯曲状态下退火的工艺,成功制作了绝缘层上单轴应变硅晶圆,其优点是工艺简单、成本低、应变量高．应用ANSYS仿真软件,重点对不同弯曲半径、不同晶向的机械致绝缘层上单轴应变硅晶圆的应力情况进行了模拟计算．模拟结果表明,应力随弯曲半径的减小而显著增加,且沿弯曲方向的应力最大,适于作为应变互补金属氧化半导体器件的沟道方向,但应力分布的均匀性会随弯曲半径的减小而略有下降．最后利用光纤光栅法对制备的绝缘层上单轴应变硅晶圆的应力分布进行了测量,其结果与ANSYS模拟结果吻合,证明了ANSYS模拟分析的准确性．